Chimie Dissolution d’un solide ionique - Avancement d’une réaction chimique Chap.8

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13/01/2018 C08_dissolution_avancement_TP_partieA.doc 1/3

NOM : ... Prénom : ... Classe : 1^ère S …

1^ère S Thème : Couleurs et images TP n°14 - A

Chimie Dissolution d’un solide ionique - Avancement d’une réaction chimique Chap.8

 Buts du TP : Etudier la solubilité de deux solides ioniques. Comprendre la notion d’avancement d’une réaction.

Principe de la dissolution

 La solubilité d’un solide dépend des interactions entre le solvant et le soluté.

 Le schéma ci-dessous modélise l’action des molécules d’eau, qui au contact du chlorure de sodium, séparent chaque ion puis le solvatent (les molécules H2O entourent l’ion).

 Le soluté devient soluble dans l’eau et donne une solution ionique, constituée de cations et d’anions dispersés et solvatés.

1. Protocole expérimental

 Dans un premier bécher A, placer une masse m1 =1,3 g de chlorure de cuivre II, solide ionique de formule CuCℓ2(s).

 Dans un second bécher B, placer une masse m2=2,0 g de sulfate de fer III, solide ionique de formule Fe2(SO4)3(s).

 Ajouter environ 40 mL d’eau distillée avec une éprouvette graduée dans chaque bécher. Mélanger avec l’agitateur en verre et observer leur dissolution.

1.1. Comparer la solubilité des deux solides ioniques. Justifier votre réponse.

 Remplir la moitié de 2 tubes à essais notées  et  avec la première solution A.

1.2. Tube : verser quelques gouttes de soude ou hydroxyde de sodium de formule (Na⁺(aq) + HO^-(aq)). Observer et conclure.

1.3. Tube  : verser quelques gouttes de nitrate d’argent de formule (Ag⁺(aq) + NO3 -

(aq)). Observer et conclure.

 Le test du tube  concerne les ions cuivre Cu²⁺(aq) et le test du tube , les ions chlorure Cℓ^-(aq). 1.4. Ecrire l’équation de la dissolution du chlorure de cuivre II dans l’eau. L’eau n’est pas un réactif.

1.5. Justifier que la solution obtenue reste électriquement neutre.

ions Cℓ^-

ions Cℓ^-(aq) H2O

ions Na⁺(aq)

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1.6. Calculer la quantité n1 de chlorure de cuivre II solide et celle n2 de sulfate de fer III.

Données : M(CuCℓ2(s)) = 134,5 g.mol^-1 ; M(Fe2(SO4)3 (s)) = 399,9 g.mol^-1

1.7. Si la dissolution du chlorure de cuivre II solide est totale, quelle quantité de matière n(Cu²⁺) d’ions cuivre II et quelle quantité de matière n(Cℓ^-(aq)) d’ions chlorure obtient-on ? Pensez à utiliser l’équation-bilan.

1.8. En déduire s’il y a conservation de la quantité de matière. Justifier votre réponse.

2. Protocole expérimental : précipitation des ions fer III

 Dans le second bécher B, ajouter 4 ou 5 gouttes de soude. La formule du précipité obtenu est Fe(HO)3 (s).

 Filtrer le contenu du bécher, puis transvaser le filtrat dans un tube à essais.

2.1. Y ajouter quelques gouttes de soude. Observer.

2.2. Restait-il des ions fer III Fe³⁺(aq) dans le filtrat ? En déduire si les ions fer III étaient en excès ou en défaut.

2.3. Ecrire l’équation de la réaction de précipitation des ions fer III avec les ion hydroxyde HO^-(aq) .

Élèves

 6 tubes à essais sur portoir + 1 bouchon

 1 éprouvette de 100 mL

 4 béchers de 50 mL

 1 coupelle en plastique

 1 spatule

 Papier filtre + entonnoir + support

 Solution de nitrate d’argent dans un flacon

 Chlorure de cuivre II solide dans un flacon

 Sulfate de fer III solide dans un flacon

 100 mL de Solution de soude 1,0 mol.L^-1 dans un flacon

 Pissette eau distillée

 1 balance à 0,1 g près ou à 0,01 g près

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3. L’avancement

 En chimie, on utilise la notion d’avancement, noté x pour suivre l’évolution des quantités de matière au cours d’une réaction chimique. Cette grandeur s’exprime en mole et représente la quantité de matière mise en jeu pendant la réaction.

 A présent, on considère l’ajout de 0,30 mol d’ions Fe³⁺ avec 1,0 mol d’ions hydroxyde HO^-. 3.1. Compléter le tableau ci-dessous traduisant l’évolution de la réaction de précipitation.

Equation bilan de la réaction chimique + →

Etat du système Avancement Quantité de matière (en mol) Initial x = ...

En cours 0 ≤ x ≤ xmax

Final xmax = ...

3.2. Quel est le réactif limitant ? Justifier.

3.3. Sur le graphique ci-dessous, tracer, avec différentes couleurs, les droites d’évolution des quantités de matière n(Fe³⁺), n(HO^-) et n(Fe(HO)3).

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

0,4 0,6 0,8 1 1,2

0 0,1

0,2

x(mol)